航天员的训练与地面模拟训练设备
二、航天员的训练与地面模拟训练设备
鉴于航天环境的严酷性，不经过专门训练，即使经过极严格挑选的最优秀的飞行员也不能胜任航天任务。训练的主要目的是增强航天员机体对特殊的航天因素的适应能力和掌握完成飞行任务的技能。
训练计划是庞大而充实的；训练任务是繁重而艰苦的。其内容包括：
（1）航天模拟训练
这是一项非常重要和有效的训练。内容包括在航天因素模拟器上的训练和飞行操作练习器上的训练两项。
航天因素对于人类来说是异乎寻常的。这些因素主要有：飞船上升段和下降段的超重、震动、噪音；轨道飞行段的失重、真空、辐射和悬殊的温差变化。为了使航天员熟悉和适应这些独特环境状况，在地面条件下建立了一系列的模拟设备，诸如大型离心机、失重飞机、震动台、噪音模拟器、变温舱、变压舱、隔绝室、辐射室和弹射设备等，现分别介绍如下：
1．）宇宙空间条件模拟舱
除了低压外还要模拟宇宙中的亮度和温度变化。
2．）航天练习器
包括从简单的操纵台到极复杂的全程序动、静态模拟设备。按其用途的不同可分为三组。第一组是静态装置。它实际上就是让航天员熟悉飞船上所有系统的精密制作的教具，这种练习器对于航天员掌握飞船的电力系统、燃料系统、生保系统和操纵、导航系统的工作是必不可少的。第二组练习器帮助航天员了解他即将要完成的任务并获得相应的经验。它们或是动态，或是静态，可能比较简单，也可能相当复杂，这取决于它们的用途。第三组练习器是静态设备。模型内部精确地复制真实飞船内部的设备，可以发生发射飞船时的噪音，投影机和反射镜系统可以逼真地显示星空地貌及飞船按假定轨道逐渐运动的变化，操纵台上的仪表向航天员提供必要的信息，由计算机调节仪表显示、与给定显示进行比较并使这些显示发生相应的改变。借助于这个计算机装置，设计师可以模拟应急情况，从而考验和锻炼航天员采取正确的解决方法、排除故障的能力。这种练习器对于训练航天员和地面飞行控制中心的操纵员来说都是必要的，对于他们协同完成飞行任务起着重要作用。
3．）超重模拟器——离心机
这是航天员最有价值的训练设备之一。离心机臂端的吊篮里有躺椅、仪表板、手控制器和联动装置及环境控制系统、加压服和生物医学仪器。吊篮密闭后可减压到实际飞行的座舱压力。运转时可模拟正常发射、再入及可能的失败再入情况。
休斯顿研制载人飞船科研中心修建的离心机，其臂长15m，在以7．5g／s的速度增加超重时可达30g的超重状态。臂端上的舱直径为3．6m，容积14m3，重3624kg，可容纳3名身穿航天服的航天员。舱内压力可在1～0．35atm1范围内变化。相对湿度为40%～60%，温度10℃～100℃。舱有3个自由度，因此可以建立不同方向作用于航天员的超重条件。改变离心机旋转的角加速度可以获得飞船发射过程中第一级火箭分离时刻、第二级火箭工作及分离时刻和第三级火箭发动机工作时出现的加速度。舱内设有生物遥测设备和电视机。
通过在离心机上的训练可以提高航天员对超重的耐力及在超重条件下操纵飞船和通信的能力。
失重模拟是在飞机沿抛物线轨迹飞行时实现的。航天员在这样的失重飞机上练习失重状态下饮水、进食、通话、定向和完成各种精细的协调动作的能力。
由于在失重飞机上模拟的失重时间较短，自1966年开始美国的航天员开始在特殊的“失重水池”中训练。尽管身体在液体中移动时仍会遇到阻力，但潜水时所出现的中和飘浮现象可使航天员熟悉具有3个自由度的人体动态。飞行前在这种水池里经受过训练的航天员对这种训练给予很高的评价（这是后话）。
4．多轴旋转惯性装置
主要用于姿态控制的训练，以便在飞船自动控制失灵时航天员建立信心，并通过手控停止飞船翻滚和恢复原来的姿态。
（2）航天理论和技术的学习
学习课程包括火箭技术基础、飞船设计原理、制导和控制原理、通信和导航原理、飞行力学、天文学、地球物理学、航天医学—生物学等。
（3）飞行训练
可维持飞行技术、进一步提高在可能的失误情况下迅速作出判断和适应反应的能力。
（4）航天生活方式的训练
在航天中的衣、食、住、行与地面上截然不同。飞行前应在未来的航天中在即将采用的特殊的作息制度、人工大气条件下生活一段时间。航天员还要学会特殊航天食品的进食方式。
（5）救生训练
包括正常回收和在可能出现意外情况下的救生训练。内容有弹射和跳伞训练及学会在热带、沙漠和水上等各种恶劣环境下应急着陆后的生存手段。
在整个训练过程中可能还会发现并淘汰一些不十分理想的候选人员。只有经过上述极严格的选拔和训练，证明是卓绝的人才能获得航天员的资格。
（6）体质训练
即大家都熟悉的早操、球类、田径、登山、游泳和各种体育比赛。这项训练是在医务人员的监督下进行的。目的是增强体质，提高机体对各种应急因素的耐力。登山运动还可向航天员提供低气压和氧分压、空气温度和湿度急剧变化及紫外线、红外线辐射的条件，以提高机体对特殊因素作用的稳定性。